Sifat Logam Unsur Transisi Periode Keempat

Semua unsur transisi periode keempat secara meyakinkan tergolong logam, baik dalam sifat kimia maupun sifat fisis.

Advertisement

Dalam artikel terdahulu telah dijelaskan bahwa sifat kimia logam berkaitan dengan keelektropositifan, sedangkan keelektropositifan sendiri bergantung pada energi ionisasi.

Sebagaimana dapat dilihat pada Tabel berikut ini, semua unsur transisi periode keempat mempunyai energi ionisasi yang relatif rendah (kurang dari 1000 kJ mol-1) kecuali seng yang agak besar (906 kj mol-1).

Sifat logam unsur transisi juga dicerminkan oleh harga keelektronegatifannya yang rendah (kurang dari 2). Pada kenyataannya, semua unsur transisi periode keempat membentuk kation tunggal  dengan bilangan oksidasi +1, +2, atau +3. Pada tingkat oksidasi yang rendah, senyawa unsur transisi bersifat ionik.

Sifat unsur transisi

Bagaimanakah keaktifan logam transisi periode keempat? Kita lihat Tabel di atas bahwa jari-jari atom unsur transisi periode keempat, dari kiri ke kanan cenderung berkurang. Seiring dengan itu, energi ionisasinya cenderung bertambah.

Advertisement

Akan tetapi, perbedaan jari-jari atom atau energi ionisasi antara unsur transisi yang paling kiri dengan yang paling kanan (dari Sc sampai dengan Cu) tidak begitu berarti. Hal ini berbeda dari unsur-unsur golongan utama, di mana jari-jari atom dan energi ionisasi unsur seperiode, antara yang paling kiri dengan yang paling kanan sangat berbeda.

Jadi, dapat dikatakan bahwa sifat logam dan semua unsur transisi periode keempat rata-rata sama aktifnya, kecuali tembaga yang tergolong logam setengah mulia (kurang aktif). Keaktifan logam transisi periode keempat digambarkan oleh potensial elektrodenya yang bertanda negatif, kecuali tembaga yang bertanda positif (+0,34 volt).

Mengapa jari-jari atom dan energi ionisasi unsur transisi periode keempat, dari kiri ke kanan relatif tidak berbeda? Kita ingat kembali bahwa elektron terakhir dari  transisi tidak memasuki kulit terluar, tetapi memasuki kulit kedua terluar, yaitu pada subkulit (n-1)d. Oleh karena itu, unsur transisi mempunyai jumlah elektron yang sama pada kulit terluarnya, yaitu ns2 (kecuali golongan IVB dan IB dengan ns1). Walaupun muatan inti bertambah dari kiri ke kanan, namun karena terlindungi oleh elektron-elektron pada kulit bagian dalam, daya tarik yang dialami oleh elektron pada kulit terluar rata-rata sama kuatnya. Marilah kita bandingkan atom skandium dan atom besi. Skandium dan besi masing-masing mempunyai 2 elektron pada kulit terluar (kulit N), yaitu elektron 4s2. Inti atom skandium bermuatan +21, sedangkan inti atom besi +26 (sama dengan nomor atomnya). Skandium mempunyai 19 elektron pada kulit bagian dalam (kulit K, L, dan M). Oleh karena itu muatan bersih yang menarik elektron pada kulit terluar adalah +2. Pada atom besi dengan 24 elektron pada kulit bagian dalam, muatan bersih yang menarik elektron kulit luarnya juga adalah +2 (lihat gambar berikut).

skandium 21

Akan tetapi, daya tarik yang dialami oleh elektron-elektron pada kulit bagian dalam bertambah besar seiring dengan bertambahnya muatan inti. Oleh karena itulah dari kiri ke kanan jari-jari atom sedikit demi sedikit berkurang dan seiring dengan itu energi ionisasi juga bertambah. Energi ionisasi dari seng yang cukup besar dapat disebabkan konfigurasi elektronnya yang stabil (3d10 4s2).

Sifat-sifat fisis logam, seperti daya hantar, rapatan, kekerasan serta titik leleh dan titik didih, berkaitan dengan struktur logam dan ikatan antaratom logam itu Atom-atom dalam logam tersusun menurut pola tertentu sehingga susunannya mempunyai geometri tertentu pula, yang disebut kristal logam. Tiga bentuk yang paling umum dari kristal logam ialah struktur kubus berpusat muka (fcc = face centered cubic atau ccp = cubic cloced packed), struktur terjejal heksagonal (hcp = hexagonal closed packed), dan kubus berpusat badan (bcc = body centered cubic). Struktur fcc dan hcp merupakan struktur terjejal, yaitu suatu pola penyusunan yang paling rapat dari benda-benda berbentuk bulatan yang mempunyai ruang antar partikel minimum. Dalam kedua struktur itu, bulatan-bulatan dapat menempati 74% dari ruangan, dengan kata lain ruang antar bulatan yang kosong adalah 26%. Setiap atom dalam struktur terjejal fcc dan hcp kelilingi oleh 12 atom terdekat (setiap atom bersentuhan langsung dengan 12 atom tetangganya). Kita sebutkan bahwa struktur terjejal fcc dan hcp mempunyai bilangan koordinasi 12. Adapun struktur kubus berpusat badan (bcc) merupakan struktur yang agak longgar, hanya menempati 68% dari ruangan. Struktur kubus berpusat badan mempunyai bilangan koordinasi 8. Bentuk dari ketiga struktur yang kita bicarakan di atas diberikan pada Gambar berikut.

bentuk kristal logam

Gaya apakah yang mengikat atom-atom dalam logam? Kita ingat bahwa logam mempunyai sedikit elektron valensi. Sementara itu, seperti dibahas di atas, satu atom logam terikat langsung pada beberapa (8 atau 12) atom sekaligus. Atom logam pasti tidak mempunyai cukup elektron untuk membentuk pasangan elektron yang permanen antaratom. Jika satu atom logam membentuk begitu banyak ikatan sekaligus itu hanya mungkin jika elektron logam itu terdelokalisasi, dapat berpindah dari satu orbital ke orbital lainnya, dari satu atom ke atom yang lainnya. Jadi, elektron valensi logam tidak terikat tetap, tetapi terdelokalisasi dan mudah berpindah atau mudah mengalir. Ikatan seperti itu disebut ikatan logam. Unsur-unsur logam golongan utama (Golongan IA dan IIA) mempunyai elektron valensi yang jumlahnya sedikit (1 atau 2) sehingga ikatan logamnya lemah. Akibatnya, logam-logam itu bersifat lunak, mempunyai titik leleh dan titik didih yang relatif rendah. Sebaliknya unsur transisi mempunyai elektron valensi yang lebih banyak, sehingga ikatan logamnya lebih kuat. Dengan jari-jari atom yang relatif kecil, susunan antaratom yang rapat serta ikatan logam yang kuat dapat menjelaskan mengapa unsur transisi periode keempat mempunyai rapatan, kekerasan, titik cair serta titik didih yang tinggi.

Sifat lain dari unsur transisi periode keempat adalah kemagnetan. Berdasarkan perilakunya dalam medan magnet, zat-zat diklasifikasikan sebagai diamagnetik apabila zat itu sedikit ditolak keluar medan, paramagnetik apabila sedikit ditarik ke dalam medan, atau feromagnetik apabila ditarik sangat kuat ke dalam medan magnet. Unsur transisi periode keempat dan senyawa-senyawanya umumnya bersifat paramagnetik. Feromagnetisme hanya diperlihatkan oleh beberapa logam, yaitu besi, kobal, dan nikel, serta logam-logam campur tertentu.

Sifat magnet dan suatu zat dapat ditunjukkan dan diukur dengan neraca seperti pada Gambar dibawah. Zat yang bersifat diamagnetik akan menunjukkan berat kurang, sedangkan yang bersifat paramagnetik menunjukkan berat lebih.

Neraca-ohaus-alat-ukur-massa

Sifat magnet zat berhubungan dengan konfigurasi elektronnya. Zat yang bersifat diamagnetik mempunyai elektron tak berpasangan, jadi spin elektron setimbang. Zat yang bersifat paramagnetik mempunyai setidaknya satu elektron tak berpasangan. Makin banyak elektron tak berpasangan makin paramagnetik. Jadi, pengukuran sifat magnet dapat digunakan untuk menentukan jumlah elektron tak berpasangan dalam suatu spesi.

Advertisement

Leave a Reply

Your email address will not be published.